package cn.moefly.common.helper;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * SnowFlake算法生成id的结果是一个64bit大小的整数
 * <p>
 * 1bit，不用，因为二进制中最高位是符号位，1表示负数，0表示正数。生成的id一般都是用整数，所以最高位固定为0。
 * <p>
 * 41bit-时间戳，用来记录时间戳，毫秒级。
 * - 41位可以表示 2^41 - 1 个数字，
 * - 如果只用来表示正整数（计算机中正数包含0），可以表示的数值范围是：0 至 2^41 - 1，减1是因为可表示的数值范围是从0开始算的，而不是1。
 * - 也就是说41位可以表示个毫秒的值，转化成单位年则是年
 * <p>
 * 10bit-工作机器id，用来记录工作机器id。
 * - 可以部署在个节点，包括5位 dataCenterId和5位 workerId
 * - 5位（bit）可以表示的最大正整数是31，即可以用0、1、2、3、....31这32个数字，来表示不同的 dataCenterId 或 workerId
 * <p>
 * 12bit-序列号，序列号，用来记录同毫秒内产生的不同id。
 * - 12位（bit）可以表示的最大正整数是4095，即可以用0、1、2、3、....4094这4095个数字，来表示同一机器同一时间截（毫秒)内产生的4095个ID序号。
 * <p>
 * 作者：SmartBin
 * 链接：https://www.jianshu.com/p/2a27fbd9e71a
 * 来源：简书
 * 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
 */

@Slf4j
public class SnowFlakeIdGenerator {

    //初始时间戳
    final static long START_TIMESTAMP = 1588093469564L;

    //数据长度
    final static int DATA_CENTER_ID_BITS = 5;
    final static int WORKER_ID_BITS = 5;
    final static int SEQUENCE_BITS = 12;
    //最大值
    final static long MAX_DATA_CENTER_ID = ~(-1L << DATA_CENTER_ID_BITS);
    final static long MAX_DATA_CENTER_ID_2 = (long) Math.pow(2, DATA_CENTER_ID_BITS) - 1;
    final static long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);
    final static long MAX_WORKER_ID_2 = (long) Math.pow(2, WORKER_ID_BITS) - 1;
    final static long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);
    final static long MAX_SEQUENCE_2 = (long) Math.pow(2, SEQUENCE_BITS) - 1;

    // 1bit +４1bit(timestamp) + 5bit(data center id) + 5bit(worker id) + 12bit(序列号)
    //工作id需要左移的位数，12位
    final static int WORKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
    //数据id需要左移位数 12+5=17位
    final static int DATA_CENTER_ID_SHIFT = WORKER_ID_BITS + SEQUENCE_BITS;
    //时间戳需要左移位数 12+5+5=22位
    final static int TIMESTAMP_SHIFT = DATA_CENTER_ID_BITS + WORKER_ID_BITS + SEQUENCE_BITS;

    //下面两个每个5位，加起来就是10位的工作机器id
    private long workerId;    //机器id
    private long dataCenterId;   //机房id
    //12位的序列号
    private long sequence;

    //上次时间戳，初始值为负数
    private long lastTimestamp = -1L;

    public SnowFlakeIdGenerator(long workerId, long dataCenterId, long sequence) {
        // sanity check for workerId
        assert (workerId < MAX_WORKER_ID || workerId > 0);
        assert (dataCenterId < MAX_DATA_CENTER_ID || dataCenterId > 0);
        assert sequence > 0;
        this.workerId = workerId;
        this.dataCenterId = dataCenterId;
        this.sequence = sequence;
    }


    //下一个ID生成算法
    public synchronized long nextId() {
        long currentTime = currentTime();

        //获取当前时间戳如果小于上次时间戳，则表示时间戳获取出现异常
        if (currentTime < lastTimestamp) {
            log.error("clock is moving backwards.  Rejecting requests until {}.", lastTimestamp);
            throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds",
                    lastTimestamp - currentTime));
        }

        //获取当前时间戳如果等于上次时间戳（同一毫秒内），则在序列号加一；否则序列号赋值为0，从0开始。
        if (lastTimestamp == currentTime) {
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            if (sequence == 0) {
                currentTime = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0;
            //将上次时间戳值刷新
            lastTimestamp = currentTime;
        }


        /**
         * 返回结果：
         * 1bit(正数永远为0) +４1bit(timestamp) + 5bit(data center id) + 5bit(worker id) + 12bit(序列号)
         * | 是按位或运算符，例如：x | y，只有当x，y都为0的时候结果才为0，其它情况结果都为1。
         * 因为个部分只有相应位上的值有意义，其它位上都是0，所以将各部分的值进行 | 运算就能得到最终拼接好的id
         */
        return ((currentTime - START_TIMESTAMP) << TIMESTAMP_SHIFT) |
                (dataCenterId << DATA_CENTER_ID_SHIFT) |
                (workerId << WORKER_ID_SHIFT) |
                sequence;
    }

    //获取时间戳，并与上次时间戳比较
    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = currentTime();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = currentTime();
        }
        return timestamp;
    }

    //获取系统时间戳
    private long currentTime() {
        return System.currentTimeMillis();
    }


}
